바닷물만으로 전기를 만들었다

기계연구원, 해수 자가 충전기 개발
전력밀도 24.6㎽/㎤… 기존의 4.2배
바다 환경 조사 장치 등 소형기기 활용

한국기계연구원 나노융합연구본부 나노디스플레이연구실 현승민 박사(오른쪽)가 해수 기반의 전기 생산 장치 성능을 측정하고 있다. 기계연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국기계연구원과 경북대 연구진이 바닷물의 나트륨 이온을 이용한 전기 생산 장치를 개발했다. 이 전기 생산 장치는 이온이 이동하는 원리로 작동한다.

11일 기계연구원에 따르면, 이 장치의 전력 밀도가 24.6 ㎽/㎤에 달해 기존 기술로 만든 것보다 4.2배 이상의 전력을 생산한다. 이는 계산기나 시계, 센서와 같은 소형 기기에 충분한 전력을 공급할 수 있는 수준이다.

현승민 박사는 "외부 에너지 투입 없이도 지속적인 자가 충전이 가능한 친환경 에너지 기술"이라며, "바다에서 온도, 화학적 산소요구량, 용존무기질소 등 환경 모니터링이 필요한 곳의 센서 및 장치 등에 유용하게 사용될 것"이라고 말했다.

연구진은 다중벽 탄소나노튜브와 산화 그래핀 필름에 산소 원자를 추가로 붙여 각각 양극과 음극으로 만든 전기생산장치를 만들었다. 이 전기 생산 장치는 바닷물을 전해질로 사용한다. 이 장치를 바닷물에 넣으면 전해질 측 바닷물 속의 양이온들이 상대적으로 산소 원자 함량이 높은 음극 쪽에 더 많이 모여들게 되고, 두 전극 사이의 이온 재배열로 인해 전기 에너지 차이가 생성되는 원리다.

기존의 기술로 만든 장치는 에너지 전환 효율이 낮거나, 재사용을 위해 물의 기계적인 움직임을 계속해야 해 외부 에너지가 필요했다. 따라서 지속적인 사용이 어렵고, 외부 에너지를 투입할 수 없는 환경에서는 전기를 만들어낼 수 없다.

또한 연구진은 방전 이후에도 외부 에너지 투입 없이도 다시 초기의 상태를 회복해 지속적인 재사용이 가능하도록 했다.

한편, 이번에 개발한 전기생산장치는 기계연구원 나노융합연구본부 나노디스플레이연구실 현승민·소혜미 박사팀과 경북대 응용화학공학부 정수환 교수팀이 함께 개발해 화학공학 분야의 국제학술지 '케미칼 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 발표됐다.
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monarch@fnnews.com 김만기 기자